数字调制技术



数字调制提供了更大的信息容量、更高的数据安全性、更快的系统可用性和更高质量的通信。因此,数字调制技术因其比模拟调制技术能够传输更大数据量而需求更大。

存在许多类型的数字调制技术,我们甚至可以组合使用这些技术。本章将讨论最主要的数字调制技术。

振幅键控

根据输入数据(无论是零电平还是正负变化,取决于载波频率),最终输出的幅度会有所不同。

振幅键控(ASK)是一种调幅技术,它以信号幅度的变化来表示二进制数据。

以下是ASK调制波形及其输入的示意图。

ASK

任何调制信号都具有高频载波。当ASK调制二进制信号时,低输入对应零值,高输入对应载波输出。

频移键控

输出信号的频率将根据所施加的输入数据而变高或变低。

频移键控(FSK)是一种数字调制技术,其中载波信号的频率根据离散的数字变化而变化。FSK是一种频率调制方案。

以下是FSK调制波形及其输入的示意图。

FSK

FSK调制波的输出在二进制高输入时频率高,在二进制低输入时频率低。二进制1和0被称为标志频率空格频率

相移键控

输出信号的相位将根据输入而发生变化。根据相移的数量,主要分为两种类型:BPSK和QPSK。另一种是DPSK,它根据前一个值改变相位。

相移键控(PSK)是一种数字调制技术,通过改变正弦和余弦输入在特定时间的相位来改变载波信号的相位。PSK技术广泛应用于无线局域网、生物识别、非接触式操作以及RFID和蓝牙通信。

根据信号相移的相位数,PSK分为两种类型:

二进制相移键控(BPSK)

这也被称为2相PSK相位反转键控。在这种技术中,正弦波载波发生两次相位反转,例如0°和180°。

BPSK基本上是一种DSB-SC(抑制载波双边带)调制方案,其中消息是数字信息。

以下是BPSK调制输出波及其输入的图像。

BPSK

四相相移键控(QPSK)

这是一种相移键控技术,其中正弦波载波发生四次相位反转,例如0°、90°、180°和270°。

如果进一步扩展这种技术,PSK也可以通过八个或十六个值来实现,具体取决于需求。下图显示了针对两位输入的QPSK波形,它显示了不同二进制输入实例的调制结果。

QPSK

QPSK是BPSK的一种变体,它也是一种DSB-SC(抑制载波双边带)调制方案,一次发送两位数字信息,称为双比特

它不是将数字位转换为一系列数字流,而是将它们转换为比特对。这将数据比特率降低了一半,从而为其他用户留出了空间。

差分相移键控(DPSK)

在DPSK(差分相移键控)中,调制信号的相位相对于前一个信号元素发生变化。这里不考虑参考信号。信号相位遵循前一个元素的高或低状态。这种DPSK技术不需要参考振荡器。

下图显示了DPSK的模型波形。

DPSK

从上图可以看出,如果数据位为低,即0,则信号相位不反转,而是保持不变。如果数据位为高,即1,则信号相位反转,与NRZI(一种差分编码形式)中的反转1类似。

如果观察上面的波形,我们可以说高状态在调制信号中表示M,低状态在调制信号中表示W

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